KR20180115553A

KR20180115553A - 비파괴 내부 회전 검사 시스템용 보조 장치

Info

Publication number: KR20180115553A
Application number: KR1020170048034A
Authority: KR
Inventors: 이승훈; 김병준; 이완근; 공재준
Original assignee: 주식회사 지스콥
Priority date: 2017-04-13
Filing date: 2017-04-13
Publication date: 2018-10-23
Also published as: KR101915769B1

Abstract

본 발명에 따른 비파괴 내부 회전 검사 시스템용 보조 장치는, 피검사체인 튜브의 일단부에 마주하도록 형성된 관상의 연결관; 상기 연결관과 상기 튜브가 마주한 부분을 감싸서 밀봉하도록 신축성이 있는 소재로 이루어진 밀봉링; 상기 연결관의 하부에 배치되며 상기 연결관의 외주면으로부터 상기 연결관의 외측으로 돌출 형성된 스프링 지지 플랜지; 상기 연결관의 외주면에 결합되며 일단부가 상기 지지 플랜지에 지지되는 코일 스프링; 상기 연결관에 슬라이딩 가능하게 결합 되며 상기 코일 스프링을 사이에 두고 상기 스프링 지지 플랜지의 반대편에 배치된 가동 몸체; 상기 가동 몸체에 일단부가 결합되며 길이 방향으로 신축성이 있는 복수의 와이어 부재; 및 각각의 상기 와이어 부재의 타단부에 결합되며 원기둥 형상의 구조물로 탄성 복원력이 있는 소재로 이루어진 고정봉;을 포함한 것을 특징으로 한다.

Description

비파괴 내부 회전 검사 시스템용 보조 장치{Auxiliary apparatus for non-destructive internal rotary inspection system}

본 발명은 비파괴 검사 중 하나인 내부 회전 검사 시스템에 사용되는 보조 장치에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 물을 충전시킨 튜브 안에 회전되는 프로브 검사 장치를 용이하게 거치할 수 있는 장치에 관한 것이다.

석유화학단지 및 발전소의 열교환기 튜브는 가동 중 고온 고압의 증기가 지나가는 부품이다. 일반적으로 튜브에 마모, 균열, 텐팅(Tenting) 등 손상이 많이 일어난다. 이 때문에 주기적으로 열교환기의 효율을 높이고 사고를 미연에 방지하기 위한 튜브 검사를 진행한다.

비파괴 검사 중 하나인 내부 회전 검사 시스템(Internal Rotary Inspection System, IRIS) 검사는 석유화학단지 및 발전소의 열교환기 튜브의 검사 시 정밀도를 높이기 위해 개발된 검사이다. IRIS는 열교환기와 같은 장치의 튜브 안에 물을 넘쳐 흐르도록 한 후 초음파를 발생시키는 프로브(probe)가 회전하면서 서서히 빠져나오면서 발생하는 초음파 판독하여 재료의 두께를 측정함으로써 결함을 찾고 수명평가의 참조 자료로 이용하는 기술이다. 내부 회전 검사 장비에 대한 기술의 일 예가 대한민국 공개특허 제2013-0132195호에 개시되어 있다.

IRIS는 파이프 및 튜브 검사를 위해 초음파를 사용하여 강자성 물질뿐 아니라 비 강자성 물질에도 사용할 수 있고 검사 최대 오차가 ±3%로 매우 정확한 장점이 있다. 내부 회전 검사 시스템(IRIS)을 이용한 배관 검사는 본질적으로 침지 기술 초음파 검사 방법이다. 시험중인 튜브에 물이 넘쳐 흐르는 동안 IRIS 변환기는 튜브의 축에 평행한 초음파 펄스를 생성한다. 약 400KPa의 침수는 초음파를 튜브 벽으로 유도하는 변환기 어셈블리에서 미러를 회전시키는 작은 터빈을 구동한다. 초음파가 침수된 물을 통해 전파되어 튜브 벽의 내부 표면에 닿으면 일부 초음파 에너지는 내부 표면에 반사되고 나머지는 외부 표면에 의해 반사된다. 시험 물질에서 알려진 초음파 속도와 초음파의 비행시간을 사용하여 튜브 벽의 남아있는 벽 두께 또는 검출 가능한 결함을 계산할 수 있다.

IRIS 프로브는 초당 약 1 인치(약 2.5 cm/s) 정도의 속도로 매우 천천히 움직여야 정확한 결과를 낸다. 검사 전에 튜브 내부를 청소해야 한다.

IRIS 프로브는 물로 채워진 튜브나 파이프 내부로 삽입된다. IRIS 프로브는 데이터가 표시되고 기록되는 과정에서 서서히 튜브로부터 빼낸다. IRIS 프로브에서 발산되는 초음파 빔은 튜브 벽의 내부 또는 외부의 벽두께 손실을 검출한다. IRIS 프로브는 초음를 튜브 벽으로 유도하는 회전 거울을 포함한다. IRIS 검사에 사용되는 초음파의 주파수 범위는 1~25MHz 정도이다. IRIS 프로브에서 발생된 초음파는 물과 같은 중간 매질을 거쳐 검사물인 튜브 벽에 전달된다. IRIS 프로브에서 발생된 초음파빔이 튜브 벽에 존재하는 내부 결함을 만나면 반사되는 성질을 이용하여 제품 내부의 결함을 검사한다.

IRIS 검사는 수침법을 사용하기 때문에 공기방울이 발생하거나 물이 넘쳐흐르지 않으면 검사 불가구역이 발생 되어 검사를 신뢰할 수 없는 문제점이 발생한다.

IRIS 검사시 문제가 되는 것은 튜브의 끝단부에서 물이 넘쳐 흐르지 않고, 프로브 바디의 지지대가 없어 유동이 생겨서 검사가 제대로 이루어지지 않는다는 것이다.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, IRIS 검사 장비의 설치 구조를 개선함으로써 IRIS 끝단부에서 물공급이 원활히 이루어져 공기방울에 의한 간섭을 줄이고, 검사장비와 피검사체인 튜브의 수평을 유지시켜 프로브의 유동을 줄임으로써 검사구간의 확장과 검사품질을 향상시켜 비파과 검사의 신뢰성을 높이고자 하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시 예에 따른 비파괴 내부 회전 검사 시스템용 보조 장치는, 피검사체인 튜브의 일단부에 마주하도록 형성된 관상의 연결관;

상기 연결관과 상기 튜브가 마주한 부분을 감싸서 밀봉하도록 신축성이 있는 소재로 이루어진 밀봉링;

상기 연결관의 하부에 배치되며 상기 연결관의 외주면으로부터 상기 연결관의 외측으로 돌출 형성된 스프링 지지 플랜지;

상기 연결관의 외주면에 결합되며 일단부가 상기 지지 플랜지에 지지되는 코일 스프링;

상기 연결관에 슬라이딩 가능하게 결합 되며 상기 코일 스프링을 사이에 두고 상기 스프링 지지 플랜지의 반대편에 배치된 가동 몸체;

상기 가동 몸체에 일단부가 결합되며 길이 방향으로 신축성이 있는 복수의 와이어 부재; 및

각각의 상기 와이어 부재의 타단부에 결합되며 원기둥 형상의 구조물로 탄성 복원력이 있는 소재로 이루어진 고정봉;을 포함한 점에 특징이 있다.

상기 스프링 지지 플랜지와 상기 연결관은 용접에 의해 결합되며,

상기 가동 몸체와 상기 와이어 부재는 고정 볼트와 고정 너트에 의해 결합되며,

상기 와이어 부재의 타단부에는 환형 고리가 구비되고, 상기 고정봉은 상기 환형 고리에 체결되는 후크가 구비된 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 비파괴 내부 회전 검사 시스템용 보조 장치는 검사하고자 하는 튜브의 길이를 연결관으로 수평선상으로 늘려 쉽고 정확하게 검사가 이루어지게 하는 효과를 제공한다. 본 발명에 따른 비파괴 내부 회전 검사 시스템용 보조 장치는 프로브의 이동시 초음파가 감쇠 없이 튜브 벽에 도달할 수 있게 하는 매질인 물이 튜브의 끝단부에서도 원활히 공급되어 검사가 완전하게 이루어질 수 있다. 또한 IRIS 검사장비가 튜브에서 빠져나올 때 프로브 바디가 상기 연결관을 통해 유동이 생기지 않고 튜브로부터 빠져나올 수 있다. 따라서 튜브 끝단부까지 검사가 완전하게 이루어져 검사효과가 증대되고 검사 품질이 향상되어 비파괴 검사의 신뢰성이 높아지는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 비파괴 내부 회전 검사 시스템용 보조 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 보조 장치의 종단면 구조를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 장치의 평면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 장치의 측면 구조를 보여주는 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 장치를 사용하여 IRIS 검사를 수행하는 상태를 보여주는 도면이다.
도 6은 도 1에 도시된 장치를 열교환기에 부착한 상태를 보여주는 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비파괴 내부 회전 검사 시스템용 보조 장치(10, 이하 "보조 장치"라 함)는 열교환기(100)의 튜브(120)와 같은 배관의 결함을 검사하는 비파괴 검사 장비인 IRIS 검사 장비(200)를 피검사체인 튜브(120)에 간단하고 용이하게 설치하기 위한 장치이다.

상기 보조 장치(10)는 연결관(20)과, 밀봉링(30)과, 스프링 지지 플랜지(40)와, 코일 스프링(50)과, 가동 몸체(60)와, 와이어 부재(70)와, 고정봉(80)을 포함한다.

상기 연결관(20)은 피검사체인 튜브(120)의 일단부에 마주하도록 배치되는 관상의 부재이다. 상기 연결관(20)의 내경은 상기 튜브(120)의 내경과 일치하거나 근사한 크기를 가지는 것이 바람직하다. 상기 연결관(20)은 상기 튜브(120)를 외측으로 연장하는 형태로 배치된다.

상기 밀봉링(30)은 상기 연결관(20)과 상기 튜브(120)가 마주한 부분을 감싸서 밀봉하는 부재이다. 예컨대 상기 밀봉링(30)은 열교환기(100)에 구비된 튜브(120)가 외측으로 돌출된 부분과 상기 연결관(20)이 마주하는 부분을 감싼다. 상기 밀봉링(30)은 신축성이 있는 소재로 이루어진다. 예컨대 상기 밀봉링(30)은 고무 소재로 이루어질 수 있다. 한편, 상기 밀봉링(30)은 실리콘 고무와 같은 신축성이 있는 합성고무나 합성수지 소재가 채용될 수 있다. 상기 밀봉링(30)은 상기 연결관(20)과 상기 튜브(120)가 마주한 부분으로 상기 튜브(120) 내에 공급된 물이 누출되지 않도록 하는 역할을 한다.

상기 스프링 지지 플랜지(40)는 상기 연결관(20)의 하부에 배치된다. 상기 스프링 지지 플랜지(40)는 상기 연결관의 외주면으로부터 상기 연결관의 외측으로 돌출 형성된 링 형상의 부재이다. 상기 스프링 지지 플랜지(40)는 상기 연결관(20)의 외주면에 용접함으로써 일체로 결합 된다.

상기 코일 스프링(50)은 상기 연결관(20)의 외주면에 결합 된다. 상기 코일 스프링(50)은 상기 연결관(20)의 외주면에 끼워진다. 상기 코일 스프링(50)의 일단부는 상기 지지 플랜지에 지지 된다. 상기 스프링 지지 플랜지(40)를 사이에 두고 상기 밀봉링(30)과 상기 코일 스프링(50)이 서로 마주한 상태로 상기 연결관(20)에 결합된다. 상기 코일 스프링(50)은 압축 코일 스프링으로서 압축력을 받을 때 원래의 위치로 방향으로 탄성 복원력이 발생하도록 된 코일 스프링이다.

상기 가동 몸체(60)는 상기 연결관(20)에 슬라이딩 가능하게 결합 된다. 상기 가동 몸체(60)는 상기 연결관(20)의 외주면이 끼워져 슬라이딩 될 수 있는 조립공(62)이 구비된다. 상기 가동 몸체(60)는 상기 코일 스프링(50)을 사이에 두고 상기 스프링 지지 플랜지(40)의 반대편에 배치된다. 상기 가동 몸체(60)의 외주면에는 상기 연결관(20)의 둘레 방향을 따라 후술하는 와이어 부재(70)의 결합을 위한 체결공(64)이 복수 구비된다. 또한, 상기 가동 몸체60)는 외주면으로부터 내주면을 관통하는 고정공(63)이 구비된다. 상기 고정공(63)에는 암나사부가 구비된다. 상기 고정공(63)은 상기 연결관(20)에 상기 가동 몸체(60)를 고정하기 위해 마련된 것이다. 상기 고정공(63)에 고정 볼트(61)를 체결함으로써 그 고정 볼트(61)의 선단부가 상기 연결관(20)의 외주면을 가압 지지하도록 함으로써 상기 가동 몸체(60)는 상기 연결관(20)에 고정될 수 있다.

상기 와이어 부재(70)는 길이 방향으로 신축성이 있는 구조로 제조된다. 상기 와이어 부재(70)는 예컨대 고무줄이 채용될 수 있다. 한편, 상기 와이어 부재(70)는 인장 코일 스프링과 같은 구조물이 채용될 수도 있다. 상기 와이어 부재(70)는 그 와이어 부재(70)의 길이를 늘어나게 하는 방향으로 외력이 가해진 경우 원래의 길이로 돌아가려는 탄성 복원력을 가진다. 즉, 상기 와이어 부재(70)는 길이 방향으로 신축성이 있는 구조로 제조된다. 상기 와이어 부재(70)의 일단부는 상기 가동 몸체(60)에 결합된다. 상기 와이어 부재(70)의 타단부는 후술하는 고정봉(80)에 결합된다. 상기 와이어 부재(70)의 양단부에는 환형 고리(72)가 구비된다. 상기 환형 고리(72)는 예컨대 금속으로 제조되는 것이 바람직하다. 상기 환형 고리(72)는 상기 와이어 부재(70)에 코킹과 같은 방식으로 소성 변형됨으로써 고정될 수 있다.

상기 와이어 부재(70)는 복수 구비된다. 본 실시 예에서 상기 와이어 부재(70)는 3개가 구비된다. 상기 가동 몸체(60)와 상기 와이어 부재(70)는 볼트(66)와 너트(67)에 의해 결합될 수 있다.

상기 고정봉(80)은 각각의 상기 와이어 부재(70)의 타단부에 결합된다. 상기 고정봉(80)은 원기둥 형상의 구조물이다. 상기 고정봉(80)은 예컨대 우레탄과 같이 탄성 복원력이 있는 소재로 이루어진다. 상기 고정봉(80)이 탄성 복원력이 있는 소재로 이루어진 경우 상기 고정부(80)이 삽입되는 튜브의 손상을 방지하는 효과가 있다.

상기 고정봉(80)은 상기 환형 고리(72)에 체결되는 후크(82)가 구비된다. 상기 후크(82)는 필요에 따라 상기 고정봉(80)을 상기 와이어 부재(70)로부터 분리할 수 있도록 함으로써 보수, 유지, 보관 등에서 유리한 장점을 제공한다.

이하에서는 상술한 바와 같은 구성요소를 포함한 보조 장치(10)의 작용 효과를 열교환기(100)의 튜브(120)에 IRIS 검사 장비(200)를 설치하여 비파괴 검사를 수행하는 경우를 예로 들어 상세하게 설명하기로 한다.

도 5를 참조하여, IRIS 검사 장비(200)를 검사하고자 하는 열교환기(100)의 튜브(120)에 설치하는 과정을 설명한다.

먼저, 상기 보조 장치(10)를 상기 튜브(120)에 접근시킨다. 상기 보조 장치(10)를 구성하는 구성요소 중 상기 연결관(20)의 하단부를 상기 튜브(120)의 일단부, 즉 상기 열교환기(100) 외측으로 돌출된 부분의 튜브(120)와 마주하도록 배치한다. 이 과정에서 상기 밀봉링(30)은 상기 연결관(20)에 미리 조립된 상태에서 상기 연결관(20)과 상기 튜브(120)가 마주하는 부분을 감싸도록 할 수 있다. 이제 상기 코일 스프링(50)을 상기 연결관(20)에 끼운다. 그리고 상기 가동 몸체(60)를 상기 연결관(20)에 끼운다. 상기 코일 스프링(50)의 일단부는 상기 스프링 지지 플랜지(40)에 지지되고 상기 코일 스프링(50)의 타단부는 상기 가동 몸체(60)에 지지된다. 상기 가동 몸체(60)는 상기 코일 스프링(50)에 의해 상기 연결관(20)의 상단 쪽으로 밀려나도록 탄성 복원력을 받는다. 이 상태에서 상기 고정 볼트(61)을 상기 고정공(63)에 체결함으로써 상기 가동 몸체(60)는 상기 연결관(20)에 고정될 수 있다. 이제 상기 고정봉(80)을 상기 연결관(20)과 결합된 튜브(120) 주변의 적절한 위치에 있는 튜브에 삽입한다. 상기 고정봉(80)은 상기 가동 몸체(60)와 상기 와이어 부재(70)로 연결되어 있으므로 상기 고정봉(80)이 삽입되는 위치에 따라 상기 가동 몸체(60)는 상기 코일 스프링(50)을 상기 스프링 지지 플랜지(40) 쪽으로 가압하면서 상기 코일 스프링(50)의 타단부를 지지한다. 상기 고정봉(80)은 복수 구비되므로 상기 연결관(20)의 둘레를 따라 적절한 각도로 이격되도록 다른 고정봉(80)도 튜브에 삽입한다. 그 결과 상기 연결관(20)은 상기 튜브(120)와 일직선으로 고정된다. 이 상태에서 상기 연결관(20)의 개방된 단부를 통해 상기 튜브(120)에 물을 공급한다. 상기 연결관(20)에 공급된 물은 상기 튜브(120) 내부로 충전된다. 이제 IRIS 검사 장비(200)를 상기 연결관(20)의 일측단부로부터 상기 튜브(120) 내부로 진입시킨다. 상기 IRIS 검사 장비는 상기 튜브(120)의 가장 내측에 위치한 상태로부터 검사를 시작한다. 상기 IRIS의 검사 장비의 프로브(220)가 회전하면서 일정한 속도로 상기 튜브(120) 내측으로부터 상기 연결관(20) 쪽으로 후퇴하면서 초음파 검사를 한다. 상기 프로브(220)가 상기 튜브(120)와 상기 연결관(20)이 마주하는 부분까지 이동한 상태에서 상기 튜브(120)와 상기 연결관(20)은 마치 하나의 튜브(120)인 것과 동일한 구조를 형성한다. 따라서 상기 프로브(220)는 상기 튜브(120)의 최외측 단부의 결함 여부도 정확하게 검사할 수 있다. 즉, 상기 프로브(220)가 상기 연결관(20)을 따라 이동하므로 마치 튜브(120)가 상기 연결관(20)까지 연장된 것과 같은 효과가 있다. 또한, 상기 연결관(20)을 통해 상기 튜브(120)로부터 물이 흘러 넘칠 수 있으므로 실제로 검사가 이루어지는 튜브(120) 내부에는 항상 상기 프로브(220)로부터 발생된 초음파가 그 튜브(120)의 벽에 양호하고 균일하게 도달할 수 있는 장점이 있다.

IRIS 검사가 완료되면 상기 연결관(20)으로부터 IRIS 검사 장비(200)를 제거하고 상기 튜브(120)에 주입된 물은 자연스럽게 흘러나오도록 한다. 그리고 상기 고정봉(80)을 튜브로부터 빼낸다. 상기 고정봉(80)이 튜브로부터 제거됨에 따라 상기 와이어 부재(70)에 가해지는 외력이 제거된다. 그리고 상기 고정 볼트(61)를 상기 고정공(63)에서 분리한다. 상기 가동 몸체(60)는 상기 코일 스프링(50)에 의해 상기 연결관(20)의 상단쪽으로 밀려난다. 이에 따라 상기 연결관(20)은 상기 튜브(120)와 분리될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 비파괴 내부 회전 검사 시스템용 보조 장치는 검사하고자 하는 튜브의 길이를 연결관으로 수평선상으로 늘려 쉽고 정확하게 검사가 이루어지게 하는 효과를 제공한다. 본 발명에 따른 비파괴 내부 회전 검사 시스템용 보조 장치는 프로브의 이동시 초음파가 감쇠 없이 튜브 벽에 도달할 수 있게하는 매질인 물이 튜브의 끝단부에서도 원활히 공급되어 검사가 완전하게 이루어질 수 있다. 또한, IRIS 검사장비가 튜브에서 빠져나올 때 프로브가 상기 연결관을 통해 유동이 생기지 않고 튜브로부터 빠져나올 수 있다. 따라서 튜브 끝단부까지 검사가 완전하게 이루어져 검사효과가 증대되고 검사 품질이 향상되어 비파괴 검사의 신뢰성이 높아지는 효과가 있다.

이상, 바람직한 실시 예를 들어 본 발명에 대해 설명하였으나, 본 발명이 그러한 예들에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주 내에서 다양한 형태의 실시 예가 구체화될 수 있을 것이다.

10 : 비파괴 내부 회전 검사 시스템용 보조 장치
20 : 연결관
30 : 밀봉링
40 : 스프링 지지 플랜지
50 : 코일 스프링
60 : 가동 몸체
61 : 고정 볼트
62 : 조립공
63 : 고정공
64 : 체결공
66 : 볼트
67 : 너트
70 : 와이어 부재
72 : 환형 고리
80 : 고정봉
82 : 후크
100 : 열교환기
120 : 튜브
200 : IRIS 검사 장비
220 : 프로브

Claims

피검사체인 튜브의 일단부에 마주하도록 형성된 관상의 연결관;
상기 연결관과 상기 튜브가 마주한 부분을 감싸서 밀봉하도록 신축성이 있는 소재로 이루어진 밀봉링;
상기 연결관의 하부에 배치되며 상기 연결관의 외주면으로부터 상기 연결관의 외측으로 돌출 형성된 스프링 지지 플랜지;
상기 연결관의 외주면에 결합되며 일단부가 상기 지지 플랜지에 지지되는 코일 스프링;
상기 연결관에 슬라이딩 가능하게 결합 되며 상기 코일 스프링을 사이에 두고 상기 스프링 지지 플랜지의 반대편에 배치된 가동 몸체;
상기 가동 몸체에 일단부가 결합되며 길이 방향으로 신축성이 있는 복수의 와이어 부재; 및
각각의 상기 와이어 부재의 타단부에 결합되며 원기둥 형상의 구조물로 탄성 복원력이 있는 소재로 이루어진 고정봉;을 포함한 것을 특징으로 하는 비파괴 내부 회전 검사 시스템용 보조 장치.
제1항에 있어서,
상기 스프링 지지 플랜지와 상기 연결관은 용접에 의해 결합되며,
상기 가동 몸체와 상기 와이어 부재는 고정 볼트와 고정 너트에 의해 결합되며,
상기 와이어 부재의 타단부에는 환형 고리가 구비되고, 상기 고정봉은 상기 환형 고리에 체결되는 후크가 구비된 것을 특징으로 하는 비파괴 내부 회전 검사 시스템용 보조 장치.